激光刻章机、激光雕刻机等激光设备内的激光器，输出的功率会随时间产生随机性或周期性的变化，从而使其应用范围受到了限制。现在，在对激光器实现功率稳定上，主要是以腔外稳功率技术为主。
腔外稳功率技术是从激光器谐振腔外部着手，可以不改变激光器的装置与内部结构，实现功率稳定。在已有激光器的条件下，较之腔内稳功率具有灵活，简便、实用等特点。腔外稳功率系统的反馈调制有三种方式：1．法拉第旋转器调制，2．机械调制，3．电光调制〔2〕。电光调制法是根据电光效应而产生的。电光调制速度快，可实现较高的稳定度。但所需的调制电压较高，这一点在本文中通过光路设计得以解决，克服了上述不足。对输出功率在5％以内波动的激光器，通过小于150伏的调制电压实现了激光光功率稳定。因此本文所采用的电光调制法较为适合激光腔外稳功率。
1 腔外稳功率系统
本研究采用的电光调制腔外稳功率系统框图如图1所示，由两部分组成：晶体电光调制光路与光电调制电路。激光源采用的He－Ne激光器，输出的激光先经过一分束镜（9∶1），90％的光进入主光路一晶体电光调制光路：经过起偏器，DKDP晶体，1／4波片和检偏器。10％的光作为检测光入射到光电调制电路—光探测与前置放大电路和调制电路，通过光敏三极管检测到入射光功率的变化，经过放大、稳压、调制电路输出负反馈电压加在晶体两端，控制晶体的透过率以控制光的输出光强，得到稳定的输出光。
1．1 晶体电光调制光路
本系统利用电光晶体的普克尔效应，采用纵向电光调制方式。主光路由起偏器P1，调制晶体—DKDP晶体，1／4波片和检偏器P2等元件组成。各元件的方向如图2所示。
由晶体光学，出射光强与入射光强之比一即透过率随晶体上的
外加电压而变化，有如下关系：
根据这一关系得到光强调制特性曲线，如图3所示。由图可见，透过率与外加电压的关系是非线性的，若不选择适当的工作点，会使输出光信号的波形失真。而在V＝Vπ／2附近有一直线部分，即光强与电压成线性关系，因此必须设法工作在此线性部分。通常可以用两种方法来解决，使调制工作点偏置在线性部分B点处。方法一：在调制晶体上加上调制电压时，加上直流偏压Vπ／2，由于晶体的半波电压很高，该方法增加了电路的复杂性，功率损耗较大，且工作点会随温度变化而漂移。方法二：在调制光路中插入1／4波片，波片的光轴与晶体的主轴成45°夹解。它可以使x’，y’两个分量间的位相有一个固定的π／2延迟。方法二所需电压较低，结构简单，工作点稳定。因此本文采用第二种方法使光强与调制信号电压Vm成线性关
1．2 光电调制电路
光电调制电路如图4所示。由光探测与前置放大电路、稳压电路和调制电路三部分组成。光探测与前置放大电路（上图）通过光敏三极管检测到入射光功率的变化，经过减法器—差动比例运算电路和线性放大器—多级反相比例运算电路，得到输出电压。这一输出电压作为稳压、调制电路（下图）的输入电压，再由放大、稳压、调制电路提供负反馈电压，该电压与激光功率的变化量成反比。调制电路输出的调制电压加在晶体两端，控制晶体透过率以控制激光功率的变化。
根据均方差方法计算不稳定度。激光功率不稳定度△为:
未加电光调制激光不稳定度:△=1%
加电光调制光辉不稳定度:△=0.2%
计算和测量表明:
(1) 在激光器输出光束稳定度不同的情况下,调制电压的范围是不同的.本系统对激光器功率波动在5%以内的光束,通过小于150V调制电压即可实现功率稳定,并获得了0.2%的激光功率不稳定度。
2 实验结果
为了便于比较，实验光路中引出一路参考光，表征激光器未加电光调制时激光功率的变化情况，通过对上述稳功率系统进行运作、调试、测量，测得数据如表1所示。
（1）在激光器输出光束稳定度不同的情况下，调制电压的范围是不同的。本系统对激光器功率波动在5％以内的光束，通过小于150 V调制电压即可实现功率稳定，并获得了0．2％的激光功率不稳定度。
（2）本系统采用的是He－Ne激光器光源，对于其他不同的激光器，只需要调换相应波段的1／4波片，可达到同样的稳定功率效果。因此本系统适用于其他激光器。
（3）本系统结构简单、调制电压低，稳定性好，便于操作与使用。需要进一步进行小型化和仪器化的工作，以便推广使用。
本文是激光刻章机和激光雕刻机制造企业的专家，根据自己多年对各类激光器的研究所做出的分析性文章，希望能对接触此技术的朋友有所启发。
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